【mqtt参数上云和小程序开发】【第2期】三颗led驱动成功，switch语法介绍

好的，我们来详细讲解 C 语言中的 switch 语法。switch 语句是一种多分支选择结构，用于根据一个表达式的值来选择执行不同的代码块。它比多个 if-else if 语句更清晰、更高效。

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一、 基本语法结构

switch (expression) {
    case constant_expression1:
        statements1;
        break;
    case constant_expression2:
        statements2;
        break;
    case constant_expression3:
        statements3;
        break;
    // ... 可以有多个 case 标签
    default:
        default_statements;
        break;
}

组成部分解析：

1. switch (expression)

   • expression 必须是一个整型表达式（包括 char, int, enum 等）。
   • 它不能是浮点数、字符串或数组。

2. case constant_expression:

   • constant_expression 必须是一个整型常量表达式（如 1, 'A', MONDAY等），不能是变量。
   • 程序会将 switch 表达式的值与每个 case 的常量值进行比较。

3. break;

   • 关键！ 用于跳出整个 switch 语句。
   • 如果省略 break，程序会继续执行下一个 case 中的语句，直到遇到 break 或 switch 结束。这被称为 “case穿透”。

4. default:

   • 可选的。当所有 case 都不匹配时，会执行 default 下的语句。
   • 它可以放在 switch 语句的任何位置，但通常放在最后。

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二、 执行流程

1. 计算 switch 后面表达式的值。
2. 将这个值与各个 case 的常量值进行比较。
3. 如果找到匹配的 case，程序跳转到该 case 标签后的第一条语句开始执行。
4. 执行完该 case 的代码后：
   • 如果遇到 break，则跳出整个 switch 语句。
   • 如果没有 break，则继续顺序执行后面所有 case 和 default 中的代码，直到遇到 break 或 switch 结束。
5. 如果没有 case 匹配，且存在 default 标签，则执行 default 下的代码。

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三、 详细示例

示例1：基本用法（判断成绩等级）

#include <stdio.h>

int main() {
    int score;
    printf("请输入分数 (0-100): ");
    scanf("%d", &score);

    // 将分数除以10，转换为单个数字，便于使用switch
    switch (score / 10) {
        case 10:
        case 9:
            printf("成绩等级: A\n");
            break;
        case 8:
            printf("成绩等级: B\n");
            break;
        case 7:
            printf("成绩等级: C\n");
            break;
        case 6:
            printf("成绩等级: D\n");
            break;
        default:
            if (score >= 0 && score <= 100) {
                printf("成绩等级: E (不及格)\n");
            } else {
                printf("无效分数！\n");
            }
            break;
    }
    return 0;
}

说明：

• case 10: 后面没有语句和 break，所以它会"穿透"到 case 9:，实现100分和90-99分都是A等级。
• default 中增加了额外的输入验证。

示例2：字符判断（计算器）

#include <stdio.h>

int main() {
    char operator;
    double num1, num2, result;

    printf("请输入运算符 (+, -, *, /): ");
    scanf(" %c", &operator); // 注意%c前面的空格，用于吸收之前的回车符
    printf("请输入两个数字: ");
    scanf("%lf %lf", &num1, &num2);

    switch (operator) {
        case '+':
            result = num1 + num2;
            break;
        case '-':
            result = num1 - num2;
            break;
        case '*':
            result = num1 * num2;
            break;
        case '/':
            if (num2 != 0.0) {
                result = num1 / num2;
            } else {
                printf("错误：除数不能为0！\n");
                return 1; // 非正常退出
            }
            break;
        default:
            printf("错误：无效的运算符！\n");
            return 1; // 非正常退出
    }

    printf("结果: %.2lf %c %.2lf = %.2lf\n", num1, operator, num2, result);
    return 0;
}

说明：

• char 类型本质上是整数（ASCII码），所以可以在 switch 中使用。
• 每个 case 处理一个特定的运算符。

示例3：与枚举配合使用（状态机）

这是 switch 最强大的应用场景之一。

#include <stdio.h>

// 定义状态枚举
typedef enum {
    STATE_IDLE,
    STATE_RUNNING,
    STATE_PAUSED,
    STATE_STOPPED
} SystemState;

void handle_state(SystemState state) {
    switch (state) {
        case STATE_IDLE:
            printf("系统处于空闲状态，等待命令...\n");
            // 执行空闲状态的任务
            break;
        case STATE_RUNNING:
            printf("系统正在运行...\n");
            // 执行运行状态的任务
            break;
        case STATE_PAUSED:
            printf("系统已暂停。\n");
            // 执行暂停状态的任务
            break;
        case STATE_STOPPED:
            printf("系统已停止。\n");
            // 执行停止和清理任务
            break;
        default:
            printf("错误：未知状态！\n");
            break;
    }
}

int main() {
    SystemState current_state = STATE_IDLE;
    
    handle_state(current_state); // 输出: 系统处于空闲状态，等待命令...
    
    current_state = STATE_RUNNING;
    handle_state(current_state); // 输出: 系统正在运行...
    
    return 0;
}

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四、 关键注意事项

1. Case穿透现象

这是初学者最容易犯错的地方。

#include <stdio.h>

int main() {
    int number = 2;
    
    switch (number) {
        case 1:
            printf("一 ");
        case 2:
            printf("二 "); // 从这里开始执行
        case 3:
            printf("三 "); // 因为没有break，继续执行
        case 4:
            printf("四 "); // 继续执行
        default:
            printf("其他"); // 继续执行
    }
    return 0;
}

输出： 二 三 四 其他

如何利用Case穿透？
有时穿透是有用的，比如示例1中的成绩等级判断，或者处理多个case需要相同逻辑的情况：

char c = 'a';
switch (c) {
    case 'a':
    case 'e':
    case 'i':
    case 'o':
    case 'u':
    case 'A':
    case 'E':
    case 'I':
    case 'O':
    case 'U':
        printf("是元音字母\n");
        break;
    default:
        printf("不是元音字母\n");
        break;
}

2. 变量作用域

在 switch 语句内声明变量需要特别注意。

错误示例：

switch (x) {
    case 1:
        int y = 10; // 错误！不能在此初始化
        printf("%d", y);
        break;
    case 2:
        // ...
        break;
}

正确做法：

switch (x) {
    case 1: {
        int y = 10; // 使用大括号创建块作用域
        printf("%d", y);
        break;
    }
    case 2:
        // ...
        break;
}

3. default的位置

default 可以放在任何位置，但执行逻辑不变。

switch (value) {
    default: // 即使放在前面，也是最后才比较
        printf("未知值");
        break;
    case 1:
        printf("一");
        break;
    case 2:
        printf("二");
        break;
}

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五、 与if-else的对比

特性	switch 语句	if-else 语句
判断类型	只能判断整型表达式	可以判断任何类型的表达式（整型、浮点、指针等）
判断条件	与常量比较	可以与变量、表达式比较，可以使用范围判断
可读性	多路分支时非常清晰	分支多时代码冗长
效率	编译器可能优化为跳转表，效率高	需要逐个条件判断
灵活性	相对较低	非常高

选择建议：

• 当基于一个整型变量与多个离散常量进行比较时，使用 switch。
• 当需要判断范围、复杂条件或非整型数据时，使用 if-else。

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六、 综合练习

一个简单的菜单系统：

#include <stdio.h>

int main() {
    int choice;
    
    printf("=== 菜单 ===\n");
    printf("1. 开始游戏\n");
    printf("2. 加载游戏\n");
    printf("3. 设置\n");
    printf("4. 退出\n");
    printf("请选择: ");
    scanf("%d", &choice);
    
    switch (choice) {
        case 1:
            printf("游戏开始！\n");
            // 调用开始游戏的函数
            break;
        case 2:
            printf("加载存档...\n");
            // 调用加载游戏的函数
            break;
        case 3:
            printf("进入设置菜单\n");
            // 调用设置函数
            break;
        case 4:
            printf("再见！\n");
            return 0; // 直接退出程序
        default:
            printf("无效选择，请重新输入！\n");
            break;
    }
    
    printf("程序继续执行...\n");
    return 0;
}

总结

• switch 是处理多路分支的高效工具。
• 牢记 break 的作用，避免意外的case穿透。
• 与 enum 配合使用是最佳实践，能极大提高代码可读性。
• 理解 switch 的局限性，在适合的场景下使用它。

掌握 switch 语句能让你的C语言代码更加专业和高效。